問題背景
現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)大量使用顆粒飼料，它是粉狀飼料經(jīng)過加工而成的，在顆粒飼料生產(chǎn)過程中，需要用蒸汽將物料進(jìn)行預(yù)處理，物料與蒸汽混合后，進(jìn)入制粒機(jī)制粒室進(jìn)行壓制顆粒。最終使粉狀飼料（圖1）加工成顆粒狀飼料（圖2）。隨著飼料加工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)飼料的營(yíng)養(yǎng)要求越來越高，有的飼料需要加入乳清粉等黏性較大的成分。進(jìn)入制粒室前，要通過一段管道，該管道叫做制粒機(jī)進(jìn)料管。在經(jīng)過進(jìn)料管時(shí)，部分蒸汽要從物料中析出，遇到“冷”的管內(nèi)壁，會(huì)產(chǎn)生水滴凝結(jié)于其上，這些水滴會(huì)黏結(jié)物料，凝結(jié)管壁上。
制粒機(jī)在生產(chǎn)過程中，部分蒸汽要從物料中析出，遇到“冷”的進(jìn)料管內(nèi)壁，會(huì)產(chǎn)生水滴凝結(jié)在進(jìn)料口壁上，這些“水滴”會(huì)粘結(jié)物料，且會(huì)越黏越厚，導(dǎo)致其口徑變窄，從而造成堵機(jī)現(xiàn)象，用黏性物料制粒時(shí)，物料黏壁現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。
現(xiàn)有解決方案是將下料管用保溫材料包好，減少下料管壁與物料的溫差，使析出的蒸汽不易在壁上凝結(jié)成水珠，防止物料黏壁。
運(yùn)用TRIZ理論對(duì)問題進(jìn)行分析
TRIZ是“發(fā)明問題解決理論”的俄文簡(jiǎn)稱，它是前蘇聯(lián)G.S.Ahshuller及其同事們?cè)诜治鲅芯苛耸澜缟辖?50萬件高水平發(fā)明專利，綜合多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域原理，法則的基礎(chǔ)上提出的創(chuàng)新方法理論體系。TRIZ理論解決問題的途徑有：技術(shù)矛盾和發(fā)明原理、物場(chǎng)分析和76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ方法、物理效應(yīng)和知識(shí)庫(kù)、理想解等方法，本例采用物場(chǎng)分析方法來解決問題。
根據(jù)TRIZ理論問題標(biāo)準(zhǔn)解法的應(yīng)用流程進(jìn)行分析，顆粒飼料生產(chǎn)制粒機(jī)是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，需要改進(jìn)，進(jìn)料管是該系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，該部分的功能不足，是需要改進(jìn)的區(qū)域，問題描述為進(jìn)料管堵塞，我們的需求是解決進(jìn)料管黏料堵塞問題。按照?qǐng)D4的流程，建立物場(chǎng)模型，如圖5，S．管內(nèi)壁是水汽，S2是水汽，F(xiàn)是熱力場(chǎng)。
水凝結(jié)于管壁，對(duì)于進(jìn)料管來說是產(chǎn)生有害作用，按照物場(chǎng)分析的理論，S2水汽黏結(jié)于管壁是由于溫度場(chǎng)的作用造成的，按照?qǐng)D5，產(chǎn)生有害作用，應(yīng)用1.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)解來解決問題。
根據(jù)TRIZ理論的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解的第一級(jí)“消除有害作用”的方法第九至第十三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解（見圖6），解法9是引入S3消除有害作用，解法10是引入改進(jìn)的S，或（和）S2消除有害作用，解法11是排除有害作用，解法12是用場(chǎng)F2來消除有害作用，解法13是切斷有害影響。
結(jié)合本案例，解法9是引入S3消除有害作用，運(yùn)用本解，S1與S2將被S3分開，不適合本例；解法10引入改進(jìn)的S，或（和）S：消除有害作用，這一方法要求對(duì)蒸汽或者管壁進(jìn)行改進(jìn)，蒸汽改進(jìn)的可能性較小，改進(jìn)管壁的化學(xué)狀態(tài)成本較高；解法11是切斷有害影響，要求引入S2，本例中已經(jīng)有S2，也不適用。
解法12是排除有害作用，解釋為：系統(tǒng)中存在著有害作用和有益作用，且S．與S2必須接觸，通過引入F2來抵消F1的有害作用，將有害作用轉(zhuǎn)化為有益作用，與本案例較貼切。本案中低溫的溫度場(chǎng)是促成蒸汽凝結(jié)的主要原因。通過再引入～個(gè)溫度場(chǎng)抵消引入排除溫度場(chǎng)對(duì)的水蒸氣凝結(jié)的作用，核心是消除F1低溫?zé)崃?chǎng)的有害作用。
技術(shù)方案確定
根據(jù)以上的分析，需要引進(jìn)一個(gè)場(chǎng)F2，來消除低溫場(chǎng)F1有害作用，該場(chǎng)同樣是溫度場(chǎng)，該場(chǎng)產(chǎn)生高溫，抵消低溫場(chǎng)的影響，如圖7。
根據(jù)制粒機(jī)本身的技術(shù)特點(diǎn)，將物場(chǎng)模型轉(zhuǎn)化為技術(shù)方案，較為可行的方案有：
(1)將下料管用保溫材料包好，減少下料管壁與物料的溫差。
(2)利用一種可以給下料管壁加熱控溫的物質(zhì)，黏貼于下料管外壁，使下料管溫度保持恒溫，使析出的蒸汽無法在壁上結(jié)成水珠。
(3)利用自身系統(tǒng)的能量，用系統(tǒng)自身的蒸汽，對(duì)下料管圖7改進(jìn)模型進(jìn)行加熱，加熱后的蒸汽用作對(duì)物料預(yù)處理用，從而使物料無法結(jié)壁，保持了內(nèi)壁的清潔衛(wèi)生，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，也實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。
方案(1)只是減輕了結(jié)壁現(xiàn)象，沒有徹底消除物料黏結(jié)現(xiàn)象。方案(2)使用電加熱，使用起來不安全，且引入了新的能耗，并且使系統(tǒng)變得復(fù)雜。不是一種理想的方案。方案(3)運(yùn)用熱蒸汽，由于熱蒸汽是生產(chǎn)中已經(jīng)有的資源，本身最經(jīng)濟(jì)，對(duì)系統(tǒng)改變較小。經(jīng)過對(duì)比，認(rèn)為方案(3)最可行。
最終方案確定為利用自身系統(tǒng)的能量，用系統(tǒng)自身的蒸汽對(duì)下料管進(jìn)行加熱，具體方案是在進(jìn)料管的外側(cè)增加一個(gè)蒸汽套管（圖8），讓蒸汽通過套管，徹底隔斷低溫對(duì)管內(nèi)蒸汽的作用，加熱后的蒸汽用作對(duì)物料預(yù)處理用。
通過運(yùn)用物場(chǎng)模型分析和76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解，采用物場(chǎng)有害作用模型的解法，提出可行的方案，基本解決了進(jìn)料管堵塞問題，該方案經(jīng)過技術(shù)試驗(yàn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
